ES2239620T3 - RECTIFIED METHOD OF PARTS THAT ALLOWS A CONSTANT DISPOSAL SPEED. - Google Patents
RECTIFIED METHOD OF PARTS THAT ALLOWS A CONSTANT DISPOSAL SPEED.Info
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Abstract
Método para rectificar un componente no cilíndrico con una muela de rectificar montada sobre un cabezal portamuela, que comprende las etapas de hacer girar el componente una sola revolución durante una etapa final de rectificado, y de controlar la velocidad de corte y variar la velocidad de rotación del componente, con el fin de lograr una tasa de retirada de metal específica, prácticamente constante, durante dicha revolución única.Method for rectifying a non-cylindrical component with a grinding wheel mounted on a wheel carrier head, comprising the steps of rotating the component a single revolution during a final grinding stage, and controlling the cutting speed and varying the rotation speed of the component, in order to achieve a specific, almost constant, specific metal removal rate during said single revolution.
Description
Método de rectificado de piezas que permite una velocidad de eliminación constante.Part grinding method that allows a constant removal rate.
La presente invención se refiere al rectificado de piezas de máquina y a mejoras que permiten una reducción de los tiempos de rectificado, un desgaste relativamente uniforme de la muela y una mejora en el acabado superficial en componentes como levas. La invención es de aplicación particularmente al rectificado de piezas no cilíndricas, como levas, que tienen depresiones cóncavas en los flancos y que suelen recibir et nombre de levas reentrantes.The present invention relates to grinding. of machine parts and improvements that allow a reduction of grinding times, a relatively uniform wear of the grinding wheel and an improvement in surface finish in components such as cams The invention is particularly applicable to grinding. of non-cylindrical parts, such as cams, which have depressions concave on the flanks and usually receive the name of cams reentrant
Tradicionalmente, el rectificado de resaltos de levas se ha dividido en varios incrementos separados, por lo general, cinco incrementos. Por consiguiente, era necesario quitar una profundidad total de 2 mm de material en el radio, siendo por lo general la profundidad de material quitado durante cada uno de los incrementos de 0,75 mm en tos primeros dos incrementos, 0,4 mm en el tercer incremento, 0,08 mm en el cuarto y 0,02 mm en el último incremento.Traditionally, the rectification of highlights of cams has been divided into several separate increments, so Overall, five increments. Therefore, it was necessary to remove a total depth of 2 mm of material in the radius, being by usually the depth of material removed during each of 0.75 mm increments in first two increments, 0.4 mm in the third increase, 0.08 mm in the fourth and 0.02 mm in the last increase
Por lo general, el proceso culminaría en una pasada suave sin aplicación de alimentación, de forma que durante el proceso con poca presión, desaparecieran las posibles cargas almacenadas en la muela y en el componente y se lograra un acabado y una forma aceptables en el componente.Usually, the process would culminate in a soft pass without feeding application, so that during the process with little pressure, the possible loads will disappear stored in the wheel and in the component and a finish will be achieved and an acceptable form in the component.
Algunas veces se utilizaron incrementos adicionales de desbaste y acabado, con lo cual aumentaba el número de incrementos.Sometimes increments were used additional roughing and finishing, thereby increasing the number of increments.
Durante el rectificado, se hace girar el componente en torno a un eje y si el componente tiene que ser cilíndrico, se hace avanzar la muela de rectificado y se mantiene en una posición constante respecto de dicho eje para cada uno de los incrementos, de forma que se obtenga como resultado un componente cilíndrico. La pieza de trabajo se hace girar por medio del cabezal y la velocidad de rotación de la pieza (que se suele designar con el nombre de velocidad del cabezal) puede ser del orden de 100 rpm cuando el componente que se está rectificando es cilíndrico. Si se trata de un componente no cilíndrico y la muela tiene que avanzar y retroceder durante cada rotación de la pieza, con el objeto de rectificar el perfil no circular, la velocidad del cabezal tiene que ser más bien inferior a la utilizada para el rectificado de componentes cilíndricos. Por lo tanto, en el rectificado de partes no cilíndricas de levas, la velocidad del cabezal suele ser de 20 a 60 rpm.During grinding, the component around an axis and if the component has to be cylindrical, the grinding wheel is advanced and kept in a constant position with respect to said axis for each of the increments, so that a component is obtained as a result cylindrical. The workpiece is rotated by means of the head and the speed of rotation of the piece (which is usually designated with the spindle speed name) can be of the order of 100 rpm when the component being rectified is cylindrical. Whether it is a non-cylindrical component and the wheel has to move forward and rewind during each rotation of the piece, in order to rectify the non-circular profile, the spindle speed has to be rather inferior to that used for grinding cylindrical components Therefore, in the grinding of parts non-cylindrical cams, the spindle speed is usually 20 to 60 rpm
Por lo general, se ha observado que toda reducción en la velocidad del cabezal aumenta el tiempo de rectificado y dicho aumento resulta poco atractivo por consideraciones económicas.Usually, it has been observed that all reduction in spindle speed increases the time of rectified and said increase is unattractive by economic considerations
El problema es particularmente notable cuando se tienen que rectificar de este modo levas reentrantes. En la región reentrante, la longitud de contacto entre la muela y la pieza de trabajo aumenta posiblemente 10 veces (especialmente en el caso de una muela que tiene un radio igual o algo inferior a la concavidad deseada), respecto de la longitud de contacto entre la muela y la pieza en torno al saliente de la leva y el círculo de base. Un perfil de velocidad típico en el rectificado de una leva reentrante con una reentrada reducida será de 60 rpm en torno al saliente de la leva, 40 rpm en torno a los flancos de la leva que contienen las regiones reentrantes, y 100 rpm en torno al círculo de base de la leva. El cabezal se acelera o desacelera entre estas velocidades constantes dentro de las capacidades dinámicas de la máquina (ejes c y x) y se ha utilizado habitualmente aceleración / deceleración constante.The problem is particularly noticeable when they have to rectify reentrant cams in this way. In the region reentrant, the length of contact between the wheel and the piece of work increases possibly 10 times (especially in the case of a tooth that has a radius equal to or less than the concavity desired), with respect to the length of contact between the wheel and the piece around the protrusion of the cam and the base circle. A typical speed profile in the grinding of a reentrant cam with a reduced reentry will be 60 rpm around the projection of the cam, 40 rpm around the flanks of the cam that contain the reentrant regions, and 100 rpm around the base circle of the cam. The head accelerates or decelerates between these speeds constants within the dynamic capabilities of the machine (c axes and x) y acceleration / deceleration has been used routinely constant.
El fabricante determina la potencia máxima de un motor, lo cual limita el tiempo del ciclo para rectificar en particular levas reentrantes, ya que es importante no exigir del motor más capacidad que la máxima diseñada por el fabricante para éste motor.The manufacturer determines the maximum power of a engine, which limits the cycle time to rectify in particular reentrant cams, since it is important not to demand engine more capacity than the maximum designed by the manufacturer to this engine.
Hasta la fecha, se ha logrado reducir el tiempo de ciclo aumentando la velocidad de trabajo utilizada para cada revolución del componente. El resultado de ello han sido huellas de vibración y rectificado, crestas y valles en la superficie acabada de la leva, que resultan inaceptables en árboles de levas que se utilizan en motores modernos de alto rendimiento, en los que la precisión y la fidelidad son esenciales para lograr el rendimiento de combustión y mecánico previsto.To date, time has been reduced of cycle increasing the speed of work used for each component revolution. The result of this has been traces of vibration and grinding, ridges and valleys on the finished surface of the cam, which are unacceptable in camshafts that used in modern high performance engines, in which the precision and fidelity are essential to achieve performance of combustion and mechanical planned.
Las innovaciones que aquí se describen persiguen una serie de objetivos diferentes.The innovations described here pursue A series of different goals.
El primer objetivo es reducir el tiempo para el rectificado de precisión de componentes como levas, especialmente levas reentrantes.The first objective is to reduce the time for precision grinding of components such as cams, especially reentrant cams.
Otro de los objetivos es mejorar el acabado de la superficie de éstos componentes rectificados.Another objective is to improve the finish of the surface of these rectified components.
Otro objetivo es producir un acabado de superficie aceptable con grandes intervalos entre los reacondicionamientos de las muelas.Another objective is to produce a finish of Acceptable surface with large intervals between tooth reconditioning.
Otro de los objetivos consiste en igualar el desgaste de la muela alrededor de la circunferencia de la muela de rectificar.Another objective is to match the wheel wear around the wheel circumference of rectify.
Otro de los objetivos es mejorar el acceso del refrigerante a la región de trabajo, particularmente cuando se rectifican muelas reentrantes.Another objective is to improve the access of the refrigerant to the working region, particularly when rectify reentrant wheels.
Otro de los objetivos es ofrecer un diseño de máquina de rectificar que permita el rectificado de desbaste y de acabado de un componente de precisión como un árbol de levas, en el que los flancos de las levas tienen regiones cóncavas.Another objective is to offer a design of grinding machine that allows grinding and grinding finishing a precision component like a camshaft, in the that the flanks of the cams have concave regions.
Estos objetivos y otros más podrán apreciarse en la siguiente descripción.These objectives and others can be appreciated in The following description.
Según la presente invención, en un método para rectificar un componente, como una leva, se consigue reducir el tiempo de rectificado de acabado haciendo girar el componente una sola revolución durante una etapa de rectificado final y controlando la profundidad de corte y la velocidad de rotación del componente durante ésta revolución única, con el objeto de mantener una tasa de retirada de metal específica, prácticamente constante, durante la etapa de rectificado final.According to the present invention, in a method for rectify a component, such as a cam, you can reduce the finishing grinding time by rotating the component a single revolution during a final grinding stage and controlling the depth of cut and the rotation speed of the component during this unique revolution, in order to maintain a specific, almost constant specific metal removal rate, during the final grinding stage.
El avance del cabezal durante la etapa de rectificado final se puede ajustar para producir la profundidad de corte deseada.The advance of the head during the stage of final grinding can be adjusted to produce the depth of desired cut.
Preferentemente, la profundidad de corte se mantiene constante, aunque se modifica la velocidad de rotación de la pieza de trabajo durante la etapa de rectificado final para adaptarse a cualquier característica no cilíndrica de una pieza, con el objeto de mantener una tasa de retirada de metal específica constante.Preferably, the depth of cut is keeps constant, although the rotation speed of the work piece during the final grinding stage to adapt to any non-cylindrical feature of a piece, in order to maintain a specific metal removal rate constant.
Cuando se rectifica una leva, la velocidad del cabezal puede variarse entre 2 y 20 rpm durante la sola revolución de la leva en la etapa de rectificado final, utilizándose la velocidad inferior para rectificar los flancos y la velocidad superior durante el rectificado del saliente y de la base de la leva.When a cam is rectified, the speed of the head can be varied between 2 and 20 rpm during the single revolution of the cam in the final grinding stage, using the lower speed to rectify flanks and speed superior during the grinding of the projection and the base of the cam.
Durante la etapa de rectificado final, si se utiliza una máquina de rectificar que tiene una potencia disponible de 17,5 Kw. para hacer girar la muela, y se utiliza una muela de rectificar con un diámetro del orden de 80-120 mm, la profundidad de corte será por lo general del orden de 0,25 a 0,5 mm.During the final grinding stage, if uses a grinding machine that has an available power of 17.5 Kw. to rotate the tooth, and a tooth is used rectify with a diameter of the order of 80-120 mm, the depth of cut will usually be of the order of 0.25 to 0.5 mm
El accionamiento del cabezal se puede programar para generar un ligero desbordamiento, de modo que la muela permanezca en contacto con la pieza durante algo más de 360° de rotación de esta última, con el objeto de no dejar ningún escalón no deseado, cresta o valle en el punto en el que la muela de rectificar se acopla por vez primera al componente, al comienzo de la única revolución de la etapa de rectificado final.The head drive can be programmed to generate a slight overflow, so that the grinding wheel stay in touch with the part for more than 360 ° of rotation of the latter, in order not to leave any steps unwanted crest or valley at the point where the grinding wheel of rectify is first coupled to the component, at the beginning of the only revolution of the final grinding stage.
Durante la única revolución de la pieza, la velocidad del cabezal puede seguir controlándose para mantener una demanda de potencia prácticamente constante en el accionamiento del portamuela durante la etapa final de rectificado, con el objeto de reducir las huellas de vibración y rectificado en la superficie del componente.During the only revolution of the piece, the spindle speed can continue to be controlled to maintain a virtually constant power demand in the drive hat holder during the final stage of grinding, in order to reduce vibration and grinding marks on the surface of the component.
Cuando se rectifican piezas no cilíndricas, la velocidad del cabezal se puede modificar para tener en cuenta toda variación en la longitud de contacto entre la muela y la pieza de trabajo durante la rotación de ésta última, lo cual garantiza que se mantendrá la tasa de retirada de material constante, de modo que todas las partes de la circunferencia de la muela de rectificar realicen la misma cantidad de trabajo, con el resultado de un desgaste de la muela prácticamente constante.When non-cylindrical parts are rectified, the spindle speed can be modified to take into account all variation in the length of contact between the wheel and the piece of work during the rotation of the latter, which guarantees that the constant material removal rate will be maintained, so that all parts of grinding wheel circumference perform the same amount of work, with the result of a grinding wheel wear practically constant.
La aceleración y deceleración del cabezal, así como la velocidad del mismo se pueden controlar durante la sola rotación de la etapa de rectificado final con el fin de conseguir un desgaste de la muela prácticamente constante.The acceleration and deceleration of the head as well as the speed of the same can be controlled during the single rotation of the final grinding stage in order to achieve a constant wear of the wheel.
Cuando en el rectificado se tiene que dejar por lo menos una región cóncava en torno al perfil del componente, el rectificado se realiza de preferencia utilizando una muela de pequeño diámetro, tanto para el rectificado de desbaste como el de acabado del componente, de modo que el fluido refrigerante pueda acceder fácilmente a la región en la que se está realizando el rectificado durante todas las etapas de proceso de rectificado, con el objeto de minimizar el daño superficial que, de otro modo, puede producirse si se obstruye el paso del fluido refrigerante, como cuando se utiliza una rueda más grande.When the grinding has to be left for at least one concave region around the profile of the component, the grinding is preferably done using a grinding wheel of small diameter, both for grinding and grinding component finish, so that the cooling fluid can easily access the region where the grinding during all stages of grinding process, with in order to minimize surface damage that may otherwise occur if the passage of the refrigerant fluid is blocked, such as when a larger wheel is used.
Se puede utilizar una máquina de rectificar con dos muelas pequeñas montadas sobre la misma, cada una de las cuales puede acoplarse con el componente que se va a rectificar. Una de las muelas se puede utilizar para el rectificado de desbaste y la otra para el rectificado de acabado.A grinding machine can be used with two small molars mounted on it, each of which It can be coupled with the component to be rectified. One of The wheels can be used for grinding and grinding another for finishing grinding.
Un material de rectificado preferido para la muela de rectificar o para cada una de ellas es el CBN.A preferred grinding material for the grinding wheel or for each of them is the CBN.
Una máquina de rectificar adaptada para realizar un método según la invención comprende preferentemente un sistema de control informático programable para generar señales de control para el avance y el retroceso de la muela de rectificar y controlar la aceleración y deceleración del accionamiento del cabezal y, por consiguiente, la velocidad instantánea del giro de la pieza de trabajo.A grinding machine adapted to perform a method according to the invention preferably comprises a system programmable computer control to generate control signals for the advance and retraction of the grinding wheel of grinding and controlling the acceleration and deceleration of the spindle drive and, by consequently, the instantaneous speed of rotation of the piece of job.
La invención también consiste en un programa informático para controlar un ordenador que forma parte de una máquina de rectificar, según lo indicado anteriormente, así como en una máquina de rectificar controlada por un sistema de control informático, programado para realizar un método de rectificado según la invención.The invention also consists of a program computer to control a computer that is part of a grinding machine, as indicated above, as well as in a grinding machine controlled by a control system computer, programmed to perform a grinding method according to the invention.
Por lo general, es deseable mantener una profundidad de corte constante, y con el objeto de mantener una tasa de retirada de metal específica constante para el husillo, la invención permite que la velocidad de rotación de la pieza de trabajo se modifique durante la rotación de rectificado de acabado, para tener en cuenta las características no cilíndricas de la pieza. En un ejemplo en el que se utiliza una muela CBN de diámetro conocido para rectificar un árbol de levas, se puede obtener un tiempo de rectificado de acabado igual al 75% del obtenido utilizando técnicas de rectificado convencionales si la velocidad del cabezal se hace variar entre 2 y 20 rpm durante la única revolución de rectificado de acabado de la leva, utilizándose la velocidad inferior para rectificar los flancos y la velocidad superior durante el rectificado del saliente y del círculo de base de la leva.It is generally desirable to maintain a constant depth of cut, and in order to maintain a constant specific metal removal rate for the spindle, the invention allows the rotation speed of the piece of work be modified during finishing grinding rotation, to take into account the non-cylindrical characteristics of the piece. In an example in which a CBN wheel of diameter is used known to rectify a camshaft, you can get a finishing grinding time equal to 75% of the obtained using conventional grinding techniques if the speed of the head is varied between 2 and 20 rpm during the single cam finishing grinding revolution, using the lower speed to rectify flanks and speed upper during grinding of the protrusion and base circle of the cam.
Más particularmente y además, la profundidad de corte se ha incrementado notablemente respecto de la que normalmente se asocia a la etapa de rectificado de acabado, y se han conseguido profundidades del orden de 0,25 a 0,5 mm durante la sola etapa de rectificado de acabado, utilizando muelas de rectificado que tienen un diámetro del orden de 80 a 120 mm, con una potencia de rectificado disponible de 17,5 Kw. cuando se rectifican levas en un árbol de levas.More particularly and in addition, the depth of court has increased markedly with respect to which it is normally associated with the finishing grinding stage, and it have achieved depths of the order of 0.25 to 0.5 mm during the single stage of finishing grinding, using grinding wheels rectified that have a diameter of the order of 80 to 120 mm, with an available grinding power of 17.5 Kw. when rectify cams in a camshaft.
El resultado sorprendente ha sido en primer lugar un acabado de superficie muy aceptable sin escalón, cresta o valle, que se suele encontrar en torno a la superficie rectificada de un componente de este tipo, cuando se utilizan velocidades de cabezal superiores y tasas de retirada de metal inferiores, pese al volumen relativamente grande de metal que se ha eliminado durante esta única revolución y, en segundo lugar, la ausencia de daños térmicos en la superficie de resalto de la leva. Los métodos de rectificado convencionales solían quemar la superficie del resalto de la leva cuando se realizaban cortes profundos.The surprising result has been first a very acceptable surface finish without step, ridge or valley, which is usually found around the rectified surface of a component of this type, when spindle speeds are used higher and lower metal removal rates, despite volume relatively large metal that has been removed during this only revolution and, secondly, the absence of thermal damage on the shoulder surface of the cam. Grinding methods conventional used to burn the surface of the shoulder of the cam when deep cuts were made.
Con el fin de no dejar ningún resalte o cresta en el punto en el que la muela de rectificar se acopla por vez primera al componente al comienzo del rectificado de acabado de una sola revolución, el accionamiento del cabezal se programa de preferencia para generar un ligero desbordamiento, de forma que la muela permanezca en contacto con la pieza de trabajo durante algo más de 360° de rotación de la última. El ligero desbordamiento garantiza la eliminación de todo punto elevado, de la misma forma que se utilizaba un ciclo de pasada suave para eliminar toda imprecisión de rectificado en los procesos anteriores. La diferencia es que, en lugar de hacer girar el componente una o más revoluciones para lograr la pasada suave, el proceso de pasada suave se limita únicamente a la parte de superficie de la leva que necesita este tratamiento.In order not to leave any protrusion or crest in the point at which the grinding wheel is coupled for the first time to the component at the beginning of finishing grinding of a single revolution, the head drive is preferably programmed to generate a slight overflow, so that the grinding wheel stay in touch with the work piece for more than 360 ° rotation of the last. The slight overflow guarantees the elimination of any high point, in the same way as I used a gentle pass cycle to eliminate all inaccuracies of rectified in the previous processes. The difference is that, in instead of rotating the component one or more revolutions to achieve the soft pass, the soft pass process is limited only to the surface part of the cam that needs this treatment.
La etapa de rectificado de acabado para producir una superficie de alta precisión en un componente rectificado, como una leva, según la invención, supone la aplicación de una fuerza mayor y más constante entre la muela de rectificado y el componente durante la sola revolución en la que se realiza el rectificado de acabado, de lo que se ha considerado adecuado hasta la fecha.The finishing grinding stage to produce a high precision surface in a rectified component, such as a cam, according to the invention, involves the application of a force greater and more constant between grinding wheel and component during the single revolution in which the grinding of finished, of what has been considered adequate to date.
La mayor fuerza de rectificado se necesita para lograr una mayor profundidad de corte, que reduce a su vez el tiempo del ciclo, ya que sólo se requiere una revolución más un ligero desbordamiento para obtener un componente acabado sin tiempo apreciable de pasada suave pero, debido a ello, se ha comprobado que la mayor fuerza de rectificado entre la muela y la pieza produce una superficie acabada más lisa que cuando se utilizan los anteriores procesos de acabado, que incluyen una etapa convencional de pasada suave.The greatest grinding force is needed to achieve a greater depth of cut, which in turn reduces the cycle time, since only one revolution is required plus one slight overflow to get a finished component without time appreciable smooth pass but, because of that, it has been proven that the greatest grinding force between the wheel and the piece produces a smoother finished surface than when using previous finishing processes, which include a conventional stage soft pass
En un método para controlar el rectificado de un componente según la invención, particularmente un componente no cilíndrico, como una leva reentrante, con el objeto de reducir las huellas de vibración y rectificado en la superficie final acabada, se mantiene una fuerza de rectificado notable entre la muela y el componente hasta el final del proceso de rectificado, incluyendo la etapa de rectificado de acabado, lográndose de éste modo una profundidad notable de corte, incluso durante la etapa final de rectificado de acabado, y se mantiene dicha fuerza y profundidad de corte mientras se controla la velocidad del cabezal, con el fin de mantener una demanda de potencia prácticamente constante en el accionamiento del porta husillo durante por lo menos una sola revolución de rectificado de acabado.In a method to control the grinding of a component according to the invention, particularly a non-component cylindrical, like a reentrant cam, in order to reduce the vibration and grinding traces on the finished final surface, a remarkable grinding force is maintained between the wheel and the component until the end of the grinding process, including the finishing grinding stage, thereby achieving a remarkable depth of cut, even during the final stage of finishing grinding, and said strength and depth of cutting while controlling the spindle speed, in order to maintain a virtually constant power demand in the spindle holder drive for at least a single finishing grinding revolution.
Al asegurar que la tasa de retirada específica de metal es constante, la carga sobre el motor será prácticamente constante durante toda la rotación y no deben producirse sobretensiones momentáneas que causen desaceleraciones. Como consecuencia de ello, el desgaste de la muela deberá ser uniforme.By ensuring that the specific withdrawal rate of metal is constant, the load on the engine will be practically constant throughout the rotation and should not occur momentary surges that cause decelerations. How as a result, the wear of the wheel must be uniform.
Controlando una máquina de rectificar según lo indicado, es posible obtener un desgaste de la muela prácticamente constante durante el rectificado de piezas de trabajo no cilíndricas.Controlling a grinding machine as indicated, it is possible to obtain a grinding wheel wear practically constant during grinding of workpieces not cylindrical
En particular, controlando la aceleración y deceleración del cabezal y la velocidad del mismo durante la rotación de una pieza no cilíndrica, y teniendo en cuenta la longitud de contacto variable entre la muela y la pieza de trabajo durante la rotación de la última, se puede introducir otro factor en el control de la máquina que asegura el mantenimiento prácticamente constante de la retirada de material, de forma que todas las partes de la circunferencia de la muela de rectificar realicen la misma cantidad de trabajo, con el resultado de que el desgaste de la muela es prácticamente constante. Como la muela gira con una velocidad muy superior a la de la rotación de la pieza, no se había tenido en cuenta anteriormente que el control del proceso de rectificado para mantener constante la retirada de material durante un proceso de rectificado incidiría de forma beneficiosa en el desgaste de la muela. Se ha comprobado, sin embargo, que, controlando los parámetros de la máquina de rectificar que determinan la tasa de retirada de material, de forma que se logre una tasa de retirada de material prácticamente constante durante el proceso de rectificado de piezas no cilíndricas, teniendo en cuenta entre otras cosas la longitud de contacto, el desgaste de la muela resulta ser por lo general uniforme y existe una tendencia menor a que se produzca un desgaste desigual de la muela como el observado en el pasado.In particular, controlling the acceleration and deceleration of the spindle and its speed during the rotation of a non-cylindrical piece, and taking into account the variable contact length between the wheel and the workpiece during the last rotation, another factor can be entered in the control of the machine that ensures maintenance virtually constant removal of material, so that all parts of grinding wheel circumference perform the same amount of work, with the result that the Grinding wheel wear is practically constant. How the tooth turns with a speed much higher than the rotation of the piece, no it had been previously taken into account that process control grinding to keep material removal constant during a grinding process it would have a beneficial effect on the wear of the tooth. It has been proven, however, that, controlling the parameters of the grinding machine that determine the material withdrawal rate, so that it is achieved a practically constant material removal rate during the grinding process of non-cylindrical parts, taking into account among other things the contact length, the wear of the wheel it turns out to be generally uniform and there is a lower tendency to that uneven wear of the wheel occurs as observed in the past.
Esto reduce los tiempos improductivos necesarios para reavivar la muela y la frecuencia de reavivados de muela necesarios para mantener una calidad de rectificado deseada, y mejora la eficiencia de todo el proceso.This reduces the necessary downtime to revive the tooth and the frequency of tooth revivals necessary to maintain a desired grinding quality, and It improves the efficiency of the whole process.
Convencionalmente, se han utilizado muelas de rectificado mayores para el rectificado de desbaste y muelas menores para el rectificado de acabado, particularmente cuando la muela grande tiene un radio demasiado grande para poder rectificar una región cóncava en el flanco de una leva reentrante. Se han presentado varias propuestas para minimizar el desgaste de la muela más pequeña utilizando la muela grande para rectificar, en la medida de lo posible, la forma básica de la leva, incluyendo parte de las regiones cóncavas a lo largo de los flancos de la leva, y utilizar luego la rueda más pequeña para eliminar simplemente el material que quedaba en las regiones cóncavas, y luego proceder al rectificado de acabado de la leva en la forma habitual de pasada suave.Conventionally, wisdom teeth have been used major grinding for grinding and grinding grinding minor for finishing grinding, particularly when the large wheel has a radius too large to rectify a concave region on the flank of a reentrant cam. They have presented several proposals to minimize tooth wear smaller using the large grinding wheel to rectify, to the extent if possible, the basic shape of the cam, including part of the concave regions along the flanks of the cam, and use then the smallest wheel to simply remove the material that remained in the concave regions, and then proceed to grinding the cam finish in the usual way of passing soft.
Se ha descubierto que, utilizando este tipo de proceso, la muela grande oculta una región de la superficie cóncava que está generando, impidiendo el paso del fluido refrigerante, de modo que se pueden producir daños en la superficie durante el rectificado de desbaste de la concavidad cuando se utilizan muelas más grandes. Esto ha causado problemas cuando se intentaba obtener un acabado de superficie de gran calidad en la concavidad utilizando, por consiguiente, una muela más pequeña.It has been discovered that, using this type of process, the large tooth hides a region of the concave surface that is generating, preventing the passage of the cooling fluid, of so that surface damage can occur during the grinding of concavity grinding when using wheels bigger. This has caused problems when trying to get a high quality surface finish in the concavity using, therefore, a smaller tooth.
Por consiguiente, el rectificado de un componente que va a tener regiones cóncavas se realiza, preferentemente, utilizando una muela de diámetro pequeño para reducir la obturación de la superficie rectificada por la muela y reducir el daño que se puede producir si se obstruye el paso del refrigerante. Se pueden utilizar dos muelas de diámetro pequeño, por lo general ambas del mismo diámetro, una para el rectificado de desbaste y la otra para el rectificado de acabado. Ambas están montadas de preferencia sobre la misma máquina, de forma que el componente pueda ser atacado por la muela de rectificar de desbaste en una etapa durante el proceso de rectificado y por la otra muela de rectificado durante el proceso de rectificado de acabado. Alternativamente, se puede disponer de dos muelas similares que realicen simplemente la etapa final de rectificado. En cualquier caso, la longitud de contacto entre la muela de rectificado y el componente se reduce, particularmente en las regiones cóncavas de los flancos de una leva reentrante, de forma que el fluido refrigerante puede acceder bien a la región en la que se realiza el rectificado en todas las etapas del proceso de rectificado, con el objeto de minimizar el daño superficial que, de otro modo, puede producirse si se obstruye el paso del fluido refrigerante, si se utilizan muelas de rectificado mayores.Therefore, the grinding of a component which will have concave regions is preferably performed using a small diameter grinding wheel to reduce the shutter of the ground rectified by the wheel and reduce the damage that is may occur if the refrigerant passage is obstructed. Can be use two small diameter wheels, usually both of the same diameter, one for grinding grinding and the other for finishing grinding Both are preferably mounted on the same machine, so that the component can be attacked by grinding grinding wheel in one stage during the grinding process and the other grinding wheel during the finishing grinding process. Alternatively, it You can have two similar wheels that simply perform the final stage of grinding. In any case, the length of contact between the grinding wheel and the component is reduced, particularly in the concave regions of the flanks of a cam reentrant, so that the refrigerant fluid can access well to the region where grinding is performed at all stages of the grinding process, in order to minimize damage surface that may otherwise occur if the coolant flow, if grinding wheels are used greater.
El término "pequeño" aquí utilizado, aplicado al diámetro de las muelas de rectificar, significa 200 mm de diámetro o menos, por lo general 120 mm. Se han utilizado, obteniendo buenos resultados, muelas de 80 mm y 50 mm.The term "small" used here, applied to the grinding wheel diameter, means 200 mm in diameter or less, usually 120 mm. Has been used, obtaining good results, wheels of 80 mm and 50 mm.
Suele ser habitual utilizar muelas CBN para rectificar componentes como árboles de levas y, como las muelas constituidas por este material son relativamente duras, la vibración de la muela puede constituir un problema importante, y la presente invención reduce la vibración de la muela cuando se utilizan muelas CBN, garantizando una fuerza de rectificado relativamente elevada durante el rectificado de los componentes, frente a los procesos convencionales, en los cuales las etapas finales del rectificado se caracterizaban por unas profundidades de corte relativamente pequeñas, de forma que no existía virtualmente ninguna fuerza entre la muela y el componente, por lo que cualquier defecto de circularidad o irregularidad en la superficie del componente puede producir la vibración y el rebote de la muela.It is usually usual to use CBN wheels to rectify components such as camshafts and, such as molars constituted by this material are relatively hard, the Wheel vibration can be a major problem, and the The present invention reduces the vibration of the wheel when They use CBN wheels, guaranteeing a grinding force relatively high during the grinding of the components, compared to conventional processes, in which the stages grinding ends were characterized by depths of relatively small cut, so that there was virtually no no force between the wheel and the component, so any circularity defect or irregularity on the surface of the component can cause vibration and rebound of the wheel.
Los resultados actuales indican que la profundidad de corte debe ser por lo menos dos veces y por lo general de 4 a 5 veces lo que se consideraba adecuado hasta la fecha para el rectificado de acabado, y por lo tanto se aumenta en consonancia la fuerza entre la muela y el componente, tal como propone la invención.Current results indicate that the depth of cut should be at least twice and so generally 4 to 5 times what was considered adequate until the date for finishing grinding, and therefore increased by tune the force between the wheel and the component, such as proposes the invention
Utilizando dos muelas pequeñas en una máquina de dos husillos, una disposición preferida consiste en montar verticalmente los dos husillos, el uno sobre el otro, en el extremo inferior de un cuadro pivotante que puede pivotar en torno al eje horizontal respecto de un cabezal deslizante. Haciendo pivotar el brazo hacia arriba o hacia abajo, de forma que uno de los husillos o el otro quede alineado con el eje de la pieza, y haciendo avanzar el cabezal cuyo marco se hace pivotar respecto del eje de la pieza, se puede hacer avanzar una de las muelas de rectificado hacia la pieza o moverla en sentido contrario.Using two small wheels in a machine two spindles, a preferred arrangement consists of mounting vertically the two spindles, one over the other, at the end bottom of a pivoting frame that can pivot around the axis horizontal with respect to a sliding head. Swinging the arm up or down, so that one of the spindles or the other is aligned with the axis of the piece, and advancing the head whose frame is pivoted with respect to the axis of the piece, one of the grinding wheels can be advanced towards the piece or move it in the opposite direction.
El brazo se puede elevar y bajar utilizando accionamientos neumáticos o hidráulicos, o un accionamiento de motor eléctrico o solenoide.The arm can be raised and lowered using pneumatic or hydraulic drives, or a drive electric motor or solenoid.
Cuando se utiliza una de las muelas para el rectificado de desbaste y la otra para el rectificado de acabado, resulta preferible que la muela de rectificado de desbaste se monte sobre el husillo superior, ya que dicha disposición presenta una estructura más rígida cuando está bajada. La configuración más rígida tiende a resistir las mayores fuerzas asociadas con el rectificado de desbaste.When one of the molars is used for grinding grinding and the other for finishing grinding, it is preferable that the grinding grinding wheel is mounted on the upper spindle, since said arrangement has a stiffer structure when lowered. The most configuration rigid tends to resist the greatest forces associated with the grinding grinding.
Una máquina de rectificar para realizar estos métodos requiere un sistema de control informático programable para generar señales de control para el avance y el retroceso de la muela de rectificado y para controlar la aceleración y la deceleración del accionamiento del cabezal y, por consiguiente, su velocidad rotacional instantánea y, por lo tanto, de la pieza. Se necesita un programa informático para controlar un ordenador que forma parte de una máquina de rectificar de este tipo, para realizar cada uno de los procesos de rectificado aquí descritos.A grinding machine to perform these methods requires a programmable computer control system to generate control signals for the forward and reverse of the grinding wheel and to control acceleration and deceleration of the spindle drive and, consequently, its instantaneous rotational speed and, therefore, of the piece. Be you need a computer program to control a computer that It is part of such a grinding machine, to Perform each of the grinding processes described here.
La invención se describirá ahora, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuates:The invention will now be described, by way of example, with reference to the attached drawings, in the four:
La figura 1 es una vista en perspectiva de una máquina de rectificar de dos muelas, yFigure 1 is a perspective view of a two-wheel grinding machine, and
La figura 2 es una vista ampliada de parte de la máquina mostrada en la figura 1.Figure 2 is an enlarged view of part of the machine shown in figure 1.
En los citados dibujos, el alojamiento de la máquina lleva el número de referencia (10), el conjunto del cabezal el número (12) y la contrapunta el número (14). La mesa portapieza (16) comprende una corredera (18), a lo largo de la cual puede moverse el cabezal (14) y posicionarse y fijarse en la misma. La máquina está prevista para el rectificado de levas de árboles de levas para motores de vehículo y resulta particularmente adecuada para el rectificado de levas que tiene regiones cóncavas a lo largo de sus flancos. No obstante, se podría utilizar con modificaciones mínimas, para rectificar componentes cilíndricos, como ejes de cigüeñal y particularmente la muñequilla de un eje de cigüeñal.In the cited drawings, the housing of the machine carries the reference number (10), the head assembly the number (12) and the counterpoint the number (14). The table holder (16) comprises a slide (18), along which it can move the head (14) and position and fix it. The machine is intended for grinding of camshafts of cams for vehicle engines and is particularly suitable for cam grinding that has concave regions along of its flanks. However, it could be used with modifications minimum, to rectify cylindrical components, such as shafts of crankshaft and particularly the wrist of a crankshaft shaft.
Dentro del alojamiento del conjunto de cabezal (12) se encuentra un dispositivo rotacional (no mostrado) y un dispositivo de montaje de árbol de levas (20) y de transmisión de accionamiento se extiende desde el conjunto de cabezal (12) para soportar y hacer girar el árbol de levas. Un dispositivo que soporta otro árbol de levas (no mostrado) se extiende hacia el cabezal desde la contrapunta (14).Inside the head assembly housing (12) is a rotational device (not shown) and a camshaft mounting device (20) and transmission of drive extends from the head assembly (12) to bear and rotate the camshaft. A device that supports another camshaft (not shown) extends towards the head from the tailstock (14).
En los extremos exteriores de los dos husillos, hay dos muelas de rectificar (22) y (24), ninguna de las cuales se puede ver, pero que se extienden dentro de una pieza fundida (26) desde la izquierda hasta la derecha de la misma, donde los husillos están conectados a dos motores eléctricos, en (28) y (30) respectivamente, para hacer girar los ejes centrales de los husillos. De esta forma, se transmite el accionamiento a las muelas (22) y (24) allí montadas.At the outer ends of the two spindles, there are two grinding wheels (22) and (24), none of which are can see, but they extend inside a cast piece (26) from the left to the right of it, where the spindles they are connected to two electric motors, in (28) and (30) respectively, to rotate the central axes of the spindles. In this way, the drive is transmitted to the wheels (22) and (24) mounted there.
La anchura de la pieza fundida (26) y por consiguiente la longitud de los husillos es de tal índole que los motores (28) y (30) están situados bien a la derecha de la región que contiene la pieza de trabajo (no mostrada) y la contrapunta (14), de forma que al avanzar las muelas (22) y (24) para entraren contacto con las levas a lo largo de la longitud del árbol de levas, los motores no interfieran con la contrapunta.The width of the casting (26) and by consequently the length of the spindles is such that engines (28) and (30) are located well to the right of the region which contains the work piece (not shown) and the tailstock (14), so that when the wheels are advanced (22) and (24) to enter contact with the cams along the length of the tree cams, the motors do not interfere with the tailstock.
La pieza fundida (26) forma parte integrante de (o está unida al extremo delantero de) una pieza fundida mayor (32) unida, de forma que pueda pivotar, por medio de un conjunto de cojinetes de cigüeñal (que no se pueden ver aunque en (34) se puede apreciar un extremo), de forma que la pieza fundida (32) pueda pivotar hacia arriba y hacia abajo respecto del eje de cojinete de cigüeñal (34), y por consiguiente respecto de una plataforma (36). Esta última constituye la base del conjunto de cabezal portamuela que se puede deslizar ortogonalmente respecto del eje de la pieza de trabajo a lo largo de una corredera cuyo extremo frontal se puede ver en (38). Comprende la parte fija de un motor lineal (no mostrado), que incluye preferentemente cojinetes hidrostáticos para permitir que el conjunto masivo, generalmente designado con el número (40) se deslice libremente y con una fricción mínima y una máxima rigidez a lo largo de la corredera (38).The cast piece (26) is an integral part of (or is attached to the front end of) a larger cast (32) attached, so that it can pivot, by means of a set of crankshaft bearings (which cannot be seen although in (34) you can appreciate one end), so that the cast (32) can pivot up and down with respect to the bearing shaft of crankshaft (34), and therefore with respect to a platform (36). The latter forms the basis of the head holder assembly that can slide orthogonally with respect to the axis of the piece working along a slide whose front end is You can see in (38). It includes the fixed part of a linear motor (not shown), which preferably includes hydrostatic bearings for allow the mass set, usually designated with the number (40) slide freely and with minimal friction and a maximum stiffness along the slide (38).
Esta última se ha fijado al bastidor de la máquina principal (10) al igual que la corredera (42), que se extiende formando ángulos rectos con el mismo, a lo largo de los cuales puede deslizarse la mesa portapieza (16).The latter has been fixed to the frame of the main machine (10) as well as the slide (42), which extends forming right angles with it, along the which can slide the table holder (16).
Se dispone de un dispositivo de accionamiento para mover la mesa portapieza con respecto a la corredera (42), pero éste accionamiento no se puede ver en las figuras.A drive device is available to move the work table with respect to the slide (42), but this drive cannot be seen in the figures.
Las muelas de rectificado suelen ser muelas CBN.Grinding wheels are usually wheels CBN
La máquina está diseñada para utilizarse con muelas de rectificado de diámetro pequeño, igual o inferior a 200 mm. de diámetro. Se han realizado pruebas utilizando muelas de 100 mm y 80 mm. También se podrían utilizar muelas más pequeñas, como de 50 mm.The machine is designed to be used with grinding wheels of small diameter, equal to or less than 200 mm diameter. Tests have been performed using 100 wheels mm and 80 mm. Smaller wheels could also be used, such as 50 mm
Como se podrá ver mejor en la figura 2, se puede dirigir et refrigerante hacia la región de rectificado, entre cada muela y una leva, por medio de unos tubos (44) y (46) respectivamente, que se extienden desde un depósito (no mostrado) que recibe fluido refrigerante a través de un tubo (48) de una bomba (no mostrada).As you can see better in Figure 2, you can direct the refrigerant towards the grinding region, between each wheel and a cam, by means of tubes (44) and (46) respectively, which extend from a deposit (not shown) that receives cooling fluid through a tube (48) of a pump (not shown).
Se disponen unas válvulas dentro del depósito (no mostrado) para dirigir el fluido refrigerante por la tubería (44) hasta la salida del refrigerante (50) o por la tubería (46) hasta la salida del refrigerante (52). La salida del refrigerante se elige según la muela que se utilice en ese momento.Valves are arranged inside the tank (no shown) to direct the refrigerant fluid through the pipe (44) to the refrigerant outlet (50) or through the pipeline (46) to the refrigerant outlet (52). The refrigerant outlet is choose according to the tooth that is used at that time.
Las válvulas o la bomba de suministro de refrigerante o ambas se controlan para permitir que fluya una pequeña cantidad desde la salida (50) ó (52) durante una etapa de rectificado final asociada con el rectificado de cada una de las levas.Valves or pump supply refrigerant or both are controlled to allow a flow to flow small amount from the exit (50) or (52) during a stage of final grinding associated with grinding each of the cams
Un ordenador (no mostrado) se ha asociado a la máquina mostrada en las figuras 1 y 2, y las señales de un tacómetro (no mostrado) asociadas con el accionamiento del cabezal, desde sensores de posición asociados con tos movimientos lineales del conjunto del cabezal portamuelas y de la mesa portapieza, permiten al ordenador generar las señales de control requeridas para controlar la alimentación, la velocidad rotacional de la pieza y la posición de la mesa portapieza y, si se desea, la velocidad de rotación de las muelas de rectificado, para los fines aquí descritos.A computer (not shown) has been associated with the machine shown in figures 1 and 2, and the signals of a Tachometer (not shown) associated with the head drive, from position sensors associated with linear movements of the assembly of the head holder and the table holder, allow the computer to generate the required control signals to control the feeding, the rotational speed of the piece and the position of the workpiece table and, if desired, the speed of grinding wheel rotation, for the purposes here described.
Según se indica anteriormente, la máquina mostrada en las figuras 1 y 2 se puede utilizar para rectificar levas de árboles de levas y se utiliza particularmente en el rectificado de levas que van a recibir una forma ligeramente cóncava a lo largo de uno de sus flancos o de ambos. El radio de curvatura en estas regiones cóncavas suele ser del orden de 50 a 100 mm y, como es bien sabido, es imposible rectificar totalmente la curvatura cóncava utilizando las muelas de mayor diámetro (por lo general, de más de 300 mm de diámetro) que se utilizaban convencionalmente para rectificar componentes tales como árboles de levas y ejes de cigüeñales. Utilizando dos ruedas de rectificado similares, de diámetro pequeño y montándolas en la máquina de las figuras 1 y 2, se pueden rectificar no solamente las regiones convexas sino también las posibles regiones cóncavas de los flancos (si es preciso) sin desmontar la pieza. Además, si se utilizan muelas de rectificado adecuadas (de forma que el rectificado de desbaste y el de acabado se pueda realizar con la misma muela), el rectificado se puede realizar incluso sin pasar de una muela a otra.As indicated above, the machine shown in Figures 1 and 2 can be used to rectify camshaft cams and is particularly used in the grinding of cams that will receive a slightly concave shape along one of its flanks or from both. The radius of curvature in these concave regions is usually of the order of 50 to 100 mm and, as is well known, it is impossible to completely rectify the concave curvature using the wheels of greater diameter (usually, more than 300 mm in diameter) which were conventionally used to rectify components such as camshafts and crankshafts. Using two similar grinding wheels, of small diameter and mounted on the machine of figures 1 and 2, not only the convex regions but also the possible concave regions of the flanks (if necessary) can be rectified without disassembling the part. In addition, if suitable grinding wheels are used (so that grinding and finishing grinding can be done with the same wheel), grinding can be performed even without moving from one wheel to another.
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